铁路视频监控的发展历程

摘要：中国铁路发展至今，从普速列车到特快列车，再到和谐号动车，最后到复兴号高铁列车。随着轨道交通事业的发展，铁路视频监控系统也有了大幅度的技术提升及设备的更新换代。 本论文从图像采集、视频传输、图像存储、系统软件等几方面对视频监控系统技术发展进行了分析，阐述了铁路视频监控系统的发展历程。

关键词：视频监控;数字网络;图像码流;存储方式

纵观中国铁路的发展，从绿色车皮的普速列车到白色车皮的空调特快列车，再到和谐号动车组的动车，最后发展到目前的复兴号高铁列车，给我们的出行带来了前所未有的便捷。随着车速的提高、车次的增加，旅客客流量也有了明显的增高，这就对我们的铁路安全提出了更高的要求。为此，我们的铁路视频监控系统也随之进行了大幅度的技术提升及设备的更新换代，以保障铁路的运输安全与旅客人身财产安全。

铁路视频监控系统技术提升主要体现在以下几个方面：

一、图像采集设备更新

图像采集设备一般指的是摄像机。从过去的模拟摄像机到现在的数字网络摄像机，不管是从图像的分辨率，还是从图像的处理方式，都有了明显的改变。模拟摄像机只能提供模拟信号的输出，分辨率一般为CIF、4CIF、D1等，而且接线较为复杂，传输距离受限;数字摄像机可以通过网口或光口输出视频数字信号，而且部分摄像机可以支持POE供电方式，这样只需要一根网线就可以完成供电、视频数字码流传输、控制信令传输等功能，分辨率一般为720P、1080P、4K等，另外由于利用网线或光缆替代了原有的同轴电缆，在传输距离方面也有了明显提升。

二、视频流传输通道扩容

视频流传输通道指的是视频码流在摄像机、服务器、监控终端等设备间传送的通道。随着摄像机分辨率的提升，相应的图像码流也随之增大，由原来的0.5Mb/s、1Mb/s等升至4Mb/s、8Mb/s等，而且随着客流量的增大，视频监控点位也逐渐增多，趋于密集，基本做到无死角盲区。这样多数既有的传输通道并不能满足实际需求，所以需要对既有传输通道进行有效的扩容。主要扩容涉及到交换机等设备的硬件更新与组网方式的更新，硬件方面由既有的百兆交换机升级为千兆交换机或千兆端口;组网方面由原有的传输系统通道升级为光纤直连单独成网等方式。

三、图像存储设备更新

存储设备一般指的是存储磁盘阵列。随着监控点位增多，单路视频码流的增大，铁路视频监控标准要求的存儲天数的增加，导致原有的磁盘阵列存储空间无法满足现场实际需求，这样就需要对存储设备及连接方式进行更新换代。

在最初的铁路视频监控系统中，存储设备使用的是硬盘录像机DVR。主要是将模拟摄像机采集的模拟图像直接存储在前端硬盘录像机的硬盘上，属于分布式存储。但硬盘录像机硬盘数量有限，存储路数相应受限，且信息存储是逐行存储，一旦某一块硬盘出现坏道，就会导致设备宕机无法进行正常工作，存在较大的安全隐患。故后续推出了更新换代产品网络硬盘录像机NVR，其主要功能是通过网络接收网络摄像机或编码器等设备传输的数字视频码流，并进行存储和管理。铁路视频监控系存储将NVR软件服务配置在服务器中，然后通过挂载磁盘阵列的方式实现视频流的管理和存储功能，存储空间得到极大提升，可实现多路视频同时存储。另外，挂载的磁盘阵列具备RAID保护机制，提高了存储性能和提供数据备份技术，从而提高了存储的安全性能。

随着视频监控的逐步发展，铁路视频监控摄像机点位增多，而且基于中国铁路视频监控系统的构架，大量存储数据需要得到统一管理。既有的NVR无法满足现有需求。所以，再次引用新的技术IP-SAN+服务器+软件替代既有的NVR，IPSAN是以IP网络构建存储网络，稳定性高，扩展能力强，模块化维护简单。IPSAN部署简单，维护简单，共享网络提高网络利用率，具有开放性，容易实现异地存储及远程容灾，不受传输距离限制。目前铁路视频监控多数采用的IPSAN方式进行存储。

近年来，随着网络大时代的来临，云计算飞速发展，接踵而来的就是云存储的推广、发展及应用。云存储是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统，保证数据的安全性，并节约存储空间。与传统磁盘阵列相比，云存储系统可将几十个存储节点组织为统一存储系统，其横向扩展特性克服了系统性能、存储容量、容灾能力等方面的限制，其线性扩展能力为业务的长期高性价比提供保障。虽然现今云存储系统还没广泛应用于铁路视频监控系统，但毫无疑问是今后的发展趋势，会因地制宜的普及应用。

四、软件功能逐步完善健全

铁路综合视频监控系统在软件功能方面也同样在进行着各种开发、优化等完善工作。目前能够提供给用户的功能不仅仅停留在以前的视频图像实时调用、录像回放、云镜控制等基本功能，还添加完善了行为分析、图像质量诊断及设备网管等功能。行为分析主要实现在监控场景内，是否有人非法闯入及对滞留物等进行智能判断，并将结果第一时间反应给有关部门进行处理;图像质量诊断功能，主要是在设备维护阶段，如果图像出现图像黑屏、花屏、模糊等情况，也可以进行智能判断，并将结果反馈给设备运维单位进行处理;设备网管功能主要是将视频监控系统中所有涉及到的网络设备进行有效监测，同时需要添加所有设备的IP地址及mib库等参数，这样维护单位就可以通过告警信息随时了解到设备状态，例如：交换机是否断电、交换机端口数据是否异常、服务器及磁盘阵列设备是否有异常等。

综合以上几个方面，铁路视频监控系统正在顺应科技的发展不断更新完善，以满足新时代高铁运营的基本需求，为广大旅客的出行提供了坚实的安全保障。

参考文献：

[1]胡江涛. 视频监控系统应用[M]. 北京：法律出版社，2015.04

[2]胡世杰. 分布式对象存储[M]. 北京：人民邮电出版社，2018.06

作者简介：

战峤（1983—）性别：女，籍贯：北京，民族：汉族，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：通信信息，单位：北京国铁华晨通信科技有限公司。

作者单位：北京国铁华晨通信科技有限公司